CN1322346C - 透镜镜筒和光学装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种透镜镜筒和带有这种透镜镜筒的光学仪器，在这种透镜镜筒中，可以较容易并且低成本地进行其透镜系统的光学调节。所提供的透镜镜筒包括：用来支持透镜的透镜架；用来支持透镜架的支持架；和调节机构，在允许透镜架被压入并配合进它的支持架内并具有从弹性力产生的预定抵靠力的同时，这种调节机构允许在保持其配合状态的同时，通过将透镜架绕其旋转轴旋转，经过多个逐级的位置，调节透镜架在光轴方向上相对于所述支持架的位置。

Description

透镜镜筒和光学装置

技术领域

本发明涉及带有在光轴方向上移动透镜的机构的透镜镜筒，以及具有这种透镜镜筒的光学仪器。

背景技术

作为在例如照相机等光学仪器的透镜镜筒中调节多个用于变焦或对焦的透镜两两之间间距的常规机构，一般而言，都是通过在透镜架中插入垫片来进行精密的调节，或者通过使用螺纹件而沿着光轴方向移动透镜架。

但是，在前述情况下会存在这样的问题：为了选择并提供最佳的调节垫片，需要很多步骤来拆卸并重新装上透镜架；而在后述情况下又存在这样的问题：螺纹件的空回(backlash)可能影响光学仪器的各种功能。

同时，例如在日本专利申请公布No.2002-350702中所公开的，已提出了沿着光轴方向调节透镜位置的方法，这种方法包括如下步骤：在支撑透镜架的支持架中阶梯状地形成基准面，并将透镜架绕其自身的轴旋转，以便改变基准面。

根据上述技术，光学调节的最佳状态是通过将设置在透镜架背面上的凸起抵靠着用来支持透镜架的支持架上的一个阶梯而达到的。在完成光学调节之后，通过焊接等技术将透镜架固定到其支持架上。

但是，前述相关技术存在这样一个问题：由于在光学调节过程中不可能将其透镜固定到任一个选定的基准面上，所以透镜在调节过程中是悬浮的。虽然可以考虑单独提供一个附加机构来将透镜架按压在基准面上，但这样可能导致部件数目增加、制造成本上升、所需安装空间增大的缺陷。

发明内容

本发明打算解决上述常规技术存在的问题，其目的是提供一种透镜镜筒以及提供带有这种透镜镜筒的光学仪器，在这种透镜镜筒中，可以较容易并且低成本地进行其透镜系统的光学调节。

为了解决现有技术存在的上述问题，根据本发明提供了一种新型透镜镜筒，其特征在于它包括下列部件：用来支持透镜的透镜架；用来支持透镜架的支持架；和调节机构，在允许透镜架被压入并配合进它的支持架内并具有从弹性力产生的预定抵靠力的同时，这种调节机构允许在保持其配合状态的同时，通过将透镜架绕其旋转轴旋转，经过多个逐级的位置，调节透镜架在光轴方向上相对于所述支持架的位置；其中所述调节机构包括：

设置在所述透镜架或所述支持架其中之一的圆周上的锁定元件，其在光轴方向上的位置是可以沿着所述圆周方向变化的，并且所述锁定元件被形成为特定的形状，该特定的形状是指阶梯形状或连续斜面；和

设置在所述透镜架或所述支持架中的另一个上的夹持元件，其以预定弹力从所述锁定元件的两侧、平行于所述光轴方向夹持住所述锁定元件。

根据本发明的这种透镜镜筒，其调节机构是通过连接在支持架和透镜架之间的配合部分的独特形状和轮廓而实现的。当将透镜架绕其自身的旋转轴旋转时，其在光轴方向上沿着配合部分的轮廓相对于支持架移动。在这种操作过程中，因为预定的抵靠力施加在支持架和透镜架之间，所以能够在稳定地保持其配合状态的同时，在光轴方向上移动透镜架，由此无需外力的帮助就允许透镜架稳定地静止在光轴方向上的任意期望的位置处。

更具体地，前述调节机构可以由下列部件组成：设置在透镜架或支持架其中之一的圆周上的突出凸缘条，其在光轴方向上的位置沿着圆周方向变化；和设置在透镜架或支持架中的另一方上的一对夹持元件，其使用预定弹力从凸缘条的两侧、平行于光轴方向夹持住凸缘条。在光轴方向上位于凸缘条任意一侧上的这对夹持元件中的至少一个具有弹性，并且其弹性反作用力在凸缘条上施加预定的抵靠力。

根据本发明的透镜镜筒，其具有这些优点：通过作用在透镜架及其支持架之间的抵靠力防止了透镜架从支持架偏移，以及通过旋转透镜架的简单操作，透镜架在光轴方向上的位置就可以变化并可调节到多个位置。因为这种抵靠力是通过支持架和透镜架之间的配合连接的独特形状和轮廓而有利地提供的，因此无需提供任何附加部件来在其调节过程中固定透镜架。因此，可以较容易地对透镜镜筒内的透镜系统进行光学调节，并可节省空间。结果，可以以更低的成本提供带有这种透镜镜筒的光学仪器。

附图说明

图1是表示根据本发明优选实施例的透镜镜筒的分解透视图；

图2是表示构成透镜镜筒的透镜架的透视图；

图3是表示透镜架的主要部件的透视图；

图4是表示构成透镜镜筒的支持架的透视图；

图5是表示透镜架和支持架组装状态的透视图；

图6A-6E是表示用来调节透镜位置的调节机构的构造及其调节方法的示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例将参照附图来详细地描述。本发明的优选实施例将通过作为适用于在数码相机中使用的透镜镜筒的实例来描述。图1是根据本发明优选实施例的透镜镜筒的分解透视图。

参照图1，根据本发明优选实施例的透镜镜筒由以下部分组成：第一透镜1；第一组透镜架2；第一组支持架3；第二组单元4；凸轮环5；前向导环6；固定环7；旋转环8；后镜筒9；第二透镜10；第三组单元11等，它们都是对准光轴(点划线所示)组装的。因为这些部件和构件的各自用途和功能都是已知的，所以省略对其详细的描述。作为实例，在下面的描述中，为方便起见，图1中光轴方向可作为参考，并且图中向下方向可称为前侧，向上方向可称为后侧。

接着，将基于第一组透镜架2和第一组支持架3之间的关系以实例来描述构成本发明主要部分的透镜架和支持架的配合连接结构。图2是表示第一组透镜架2处于其上安装有第一透镜1的状态时的透视图。图3是表示第一组透镜架2主要部分的结构的侧视透视图。另外，图4是表示第一组支持架3的透视图。

如图2和3中所示的，第一组透镜架2是通过含有30％聚碳酸酯玻璃的树脂材料的注模成型(一体成型)而制成的，具有圆柱状主体21和三个凸起块或凸缘条22(锁定元件)，主体21支持配合在其内周的第一透镜1，凸起块或凸缘条22彼此等距地分布在其外周上。每个凸缘条22沿圆周在其外周上延伸预定的高度。在将第一组透镜架2组装到第一组支持架3内(以下将进行描述)时，相邻的突出凸缘条22之间形成的切口部分23为第一组支持架3的夹持元件提供了通道。

如图3中清楚表示的，这些突出的凸缘条22阶梯状地形成，从而允许其在光轴方向上的位置可以以三个阶梯地变化。也就是说，凸缘条22被形成具有一引导部分40、第一抵靠部分41、第二抵靠部分42和第三抵靠部分43，引导部分40最初抵靠着第一组支持架的夹持元件(以后将描述)，接着，随着绕其自身的旋转轴而旋转第一组透镜架2，第一抵靠部分41、第二抵靠部分42和第三抵靠部分43顺序抵靠夹持元件。引导部分40和各个抵靠部分其中每一个都具有长方形形状，这个长方形形状在光轴方向上具有预定宽度，在垂直于光轴的前侧和后侧上具有抵靠面。在各个抵靠部分的前侧抵靠面上设置有凹口44，用来扣住第一组支持架3的夹持元件。接着，从光轴的后向到前向，这些抵靠部分按引导部分40、第一抵靠部分41、第二抵靠部分42和第三抵靠部分43的顺序排列。引导部分40和其相邻的抵靠部分41之间，以及各个相邻的抵靠部分之间的部分用相对于光轴倾斜的桥梁部分45连接。

而且，在主体21的前侧上设置有粘接剂储存部分25，每个都成形为向其内周开放的凹槽，彼此等距间隔(隔开120°)，并沿着其内周分布。因此，在已安装上第一透镜1之后，通过向其提供粘接剂，通过粘合可以保证使第一透镜1粘接在第一组透镜架2上。

参照图4，通过含有30％聚碳酸酯的树脂材料的注模成型(一体成型)而形成的第一组支持架3具有圆柱状主体31和其前壁部分32，并且通过从主体31的前端外围向内径方向延伸预定长度，其前壁部分32形成为圆环。前壁部分32的内端边沿形成圆形通孔33，其直径大致接近于包括凸缘条22的第一组透镜架2的最外径。而且，在前壁部分32上形成有向内开放、各对间隔120°的多对切口34，其中每对切口34之间设置有垂直于光轴向内径方向延伸的压臂35。这个压臂35的边缘向圆形孔33内延伸预定的长度，并且在前后方向上是柔性的。

此外，当前壁部分32的除了对应于压臂35的部分以外的内周边沿向后延伸然后向内径方向延伸时，就形成了支撑部分51。在各个支撑部分51上且在上述切口34的附近设置有抵靠元件52，这个抵靠元件52向前突出，并且其前平面形成为垂直于光轴的基准面。一对这样的抵靠元件52与压臂35一起构成夹持单元，用来在抵靠于第一组透镜架2的各个抵靠部分时夹持第一组透镜架2。而且，向前开放的粘接剂储存部分53的凹槽设置在前壁部分32上对应于抵靠元件52的位置处。在精确地安装上第一组透镜架2之后，向其提供粘接剂，从而使得第一组透镜架2能够牢牢地粘接固定。

接着，将参照图1描述根据本发明实施例的组装透镜镜筒的方法和调节其内的透镜的方法。当组装透镜镜筒时，首先通过粘接将第二透镜10固定到第一组透镜架2的后固定装置上，然后调节第一透镜1，使其相对于用作基准的第二透镜10的反射中心对准。根据本发明的优选实施例，所形成的第一透镜1的外径要比第一组透镜架2的内径约小0.4mm，从而允许用于对准调节的平移大致为±0.2mm。在完成对准调节之后，通过向其内的粘接剂储存部分25中提供粘接剂，第一透镜1被牢固地粘接到第一组透镜架2上。

接着，组装第一组支持架3、第二组单元4、凸轮环5、前向导环6、固定环7、旋转环8、后镜筒9和第三组单元11的各个部件来完成除了要被装到第一组透镜架2内的单元之外的镜筒部分。随后，再组装第一组透镜架2，并将其固定到第一组支持架3上。

接着，将描述将第一组透镜架2固定到第一组支持架3上的方法和固定机构。图5是表示第一组透镜架2和第一组支持架3组装状态的透视图。图6A-6E是表示用来调节透镜位置的调节机构的构造及其调节方法的示意图。作为实例，在图6A-6E中，向上的方向对应于向前的方向，而向下的方向对应于向后的方向。

当将第一组透镜架2组装到第一组支持架3内时，第一组透镜架2中切口23的位置对准第一组支持架3中压臂35的位置，然后第一组透镜架2被压入第一组支持架3内。当第一组透镜架2的凸缘条22的后抵靠面开始抵靠第一组支持架3的抵靠元件52的基准面时，参照图5，以顺时针方向围绕光轴旋转第一组透镜架2。

此时，如图6A所示的，第一组透镜架2的凸缘条22的引导部分40开始接触支持架3的压臂35，并且如图6B所示，当进一步顺时针旋转透镜架2时，压臂35经过桥梁部分45向上爬到其第一抵靠部分41，结果，在构成夹持对的压臂35和抵靠元件52之间夹持住凸缘条22。在这一操作中，第一组透镜架2相对于第一组支持架3沿光轴向后运动。

当第一组透镜架2从图6B的状态进一步顺时针旋转时，如图6C所示，压臂35经过桥梁部分45向上爬到第二抵靠部分42，并且当第一组透镜架2继续进一步旋转时，压臂35经过桥梁部分45向上爬到第三抵靠部分43，如图6D所示。在这一操作过程中，第一组透镜架2相对于第一组支持架3顺序沿光轴方向向后运动。

通过进行与以上相反的操作，也能沿光轴的向前方向相对于第一组支持架3顺序移动第一组透镜架2。如上所述，可以调节第一组透镜架2相对于第一组支持架3的位置，从而停留在任意所期望位置处。结果，可以恰当地精确调节第一透镜1在透镜镜筒内的位置。根据本发明的优选实施例，图6E的其中夹持在压臂35和抵靠元件52之间的部分位于凸缘条22的中间(也就是说，同时跨在第一抵靠部分41和第二抵靠部分42的状态)的情形被指定为所设计的调节的正常位置(0)。如果由于组装误差等，第一组透镜架2的位置偏离正常位置，则允许第一组透镜架2通过其旋转沿光轴在向前(+)方向或向后(-)方向上移动。

作为实例，所形成的凸缘条22在光轴方向上的宽度恒定。如图6E所示，第一抵靠部分41的前平面和引导部分40的后平面之间、第二抵靠部分42的前平面和第一抵靠部分41的后平面之间、以及第三抵靠部分43的前平面和第二抵靠部分42的后平面之间的各个距离保持为恒定值h。另一方面，在没有施加外力的情况下，压臂35和抵靠元件52之间形成的间距稍小于上述距离h。因此，当第一组透镜架2的凸缘条22被插入并卡在压臂35和抵靠元件52之间时，在第一组透镜架2沿光轴方向移动的过程中，压臂35在光轴方向上会发生预定量的弹性变形。通过利用反作用力(抵靠力)，凸缘条22被固定而不受不稳定的影响。而且，因为所形成的距离h一直恒定，压臂35对第一组透镜架2的推力将基本不会变化。因此，即使位置的调节量变大，压臂35的弯曲将不会影响到调节的精确。

接着，在如图5所示的第一组透镜架2正被组装到第一组支持架3上的状态下，进行凸缘焦点面距(flange back)测试，用来检查第一透镜1和第二透镜10之间的间距是否和所规定的值一样。如果检查通过，则粘接剂被充入粘接剂储存部分53内，以便通过粘接将第一组透镜架2固定到第一组支持架3上。如果检查没有通过，则以上述方式来重新调节光轴方向上第一组透镜架2相对于第一组支持架3的位置。

如以上所述的，对于根据本发明优选实施例的透镜镜筒，仅仅通过旋转第一组透镜架2就能够分三级顺序调节光轴方向上第一组透镜架2相对于第一组支持架3的位置，并且由于在压臂35和抵靠元件52组成的夹持对与突出的凸缘条22之间施加抵靠力而不会造成不稳定。因为这种抵靠力由第一组透镜架2和第一组支持架3之间配合结构的独特形状获得的，而无需提供任何附加部件来支持第一组透镜架2，所以可较容易地进行透镜镜筒内第一透镜1的光学调节，并且还能节省空间。而且，由于不需要其他附加部件，所以可以以更低的成本来制造带有上述透镜镜筒的光学仪器。而且，由于压臂35的弯曲量保持恒定，所以在对第一组透镜架2进行位置调节的操作过程中，压臂的弯曲不会造成任何问题。

虽然已较为详细地描述了本发明的优选方式，但显然这里许多变化、改变及组合都是可能的。因此应该理解到，在不偏离本发明范围的情况下，除了如这里所具体描述的，还可进行任意改进。

例如，在对本发明优选实施例的上述描述中，第一组透镜架2相对于第一组支持架3的位置调节已描述为沿三个阶梯移动，但是并不受限于此，任意数目的阶梯都可采用，例如两个阶梯、四个阶梯或更多阶梯。而且，虽然已通过实例描述了本发明，在这个实例中，凸缘条22形成为阶梯连续的形状，以便其在光轴方向上的位置沿着多个阶梯变化，但是其并不受限于此，只要不破坏压臂35和抵靠元件52的夹持操作，凸缘条22也可以不连续地形成。

而且，除了阶梯轮廓，凸缘条22可以形成为连续的斜面，这样其在光轴方向上的位置可以平滑地变化。由此，可更精确地调节第一组透镜架2在光轴方向上的位置。

而且，虽然已通过实例描述了本发明，在这个实例中，凸缘条22设置在第一组透镜架2上，而压臂35和抵靠元件52的夹持对设置在第一组支持架3上，但是其并不受限于此，可以进行相反的设置，使得凸缘条22设置在第一组支持架3上，而压臂35和抵靠元件52的夹持对设置在第一组透镜架2上。

而且，虽然根据本发明实施例的透镜镜筒已具体描述为应用在第一组透镜架2和第一组支持架3之间的关系上，但是，应该理解到，它也可以应用到包括透镜架及其支持架的任意其他透镜组中。

而且，根据本发明的透镜镜筒不仅适用于上述数码相机，而且适用于任意其他类型的相机、成像设备，并且适用于例如显微镜之类的观察设备。

本发明适用于任意需要光轴方向上的位置调节并且同时相对于支持架可移动地支持透镜架的光学设备。

相关申请的交叉引用

本申请要求2003年9月16日向日本专利局提交的日本在先申请No.2003-323446的优先权，这里通过引用将其全部内容结合于此。

Claims (6)

1.一种透镜镜筒，包括：

用来支持透镜的透镜架；

用来支持所述透镜架的支持架；和

调节机构，在允许所述透镜架被压入并配合进它的所述支持架内并具有从弹性力产生的预定抵靠力的同时，所述调节机构允许在保持其配合状态的同时，通过将所述透镜架绕其旋转轴旋转，经过多个逐级的位置，调节所述透镜架在光轴方向上相对于所述支持架的位置，

其中所述调节机构包括：

设置在所述透镜架或所述支持架其中之一的圆周上的锁定元件，其在光轴方向上的位置是可以沿着所述圆周方向变化的，并且所述锁定元件被形成为阶梯形状或连续斜面；和

设置在所述透镜架或所述支持架中的另一个上的夹持元件，其以预定弹力从所述锁定元件的两侧、平行于所述光轴方向夹持住所述锁定元件。

2.如权利要求1所述的透镜镜筒，其中所述锁定元件形成为阶梯形状，从而允许以多级的形式来改变其在所述光轴方向上的位置。

3.如权利要求1所述的透镜镜筒，其中所述锁定元件被构造成：其抵靠面形成为连续斜面，并且其在所述光轴方向上的位置可平滑地变化。

4.如权利要求1所述的透镜镜筒，其中所述夹持元件与所述透镜架或所述支持架一体形成。

5.如权利要求1所述的透镜镜筒，其中所述锁定元件的形状被形成为使得所述夹持元件夹持所述锁定元件的位置被设置在所述调节机构可调节范围内的预定距离处。

6.一种带有透镜镜筒的光学仪器，所述透镜镜筒包括：

用来支持透镜的透镜架；

用来支持所述透镜架的支持架；和

调节机构，在允许所述透镜架被压入并配合进它的所述支持架内并具有从弹性力产生的预定抵靠力的同时，所述调节机构允许在保持其配合状态的同时，通过将所述透镜架绕其旋转轴旋转，经过多个逐级的位置，调节所述透镜架在光轴方向上相对于所述支持架的位置，

其中所述调节机构包括：

设置在所述透镜架或所述支持架其中之一的圆周上的锁定元件，其在光轴方向上的位置是可以沿着所述圆周方向变化的，并且所述锁定元件被形成为阶梯形状或连续斜面；和

设置在所述透镜架或所述支持架中的另一个上的夹持元件，其以预定弹力从所述锁定元件的两侧、平行于所述光轴方向夹持住所述锁定元件。

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